壓力傳感器(Pressure Transducer)是能感受壓力信號，并能按照一定的規律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。

　　壓力傳感器是一種能夠將物理量轉化為電信號輸出的傳感器，主要用于測量壓力和重量。壓力傳感器具備廣泛的應用范圍、高精度和穩定性、快速響應時間、低功耗和高效能、耐高溫和耐腐蝕性、多種工作原理、可定制性和可靠性、易于集成和使用等特點。壓力傳感器在工業控制、汽車制造、醫療以及環境等領域的廣泛應用。

　　壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英(二氧化硅)是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發現的，在一定的溫度范圍之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的“居里點”)。由于隨著應力的變化電場變化微小(也就說壓電系數比較低)，所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數，但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經得到了廣泛的應用。

　　重載壓力傳感器是傳感器中一種，但是我們很少聽說這種壓力傳感器，它通常被用于交通運輸應用中，通過監測氣動、輕載液壓、制動壓力、機油壓力、傳動裝置、以及卡車/拖車的氣閘等關鍵系統的壓力、液力、流量及液位來維持重載設備的性能。重載壓力傳感器是一種具有外殼、金屬壓力接口以及高電平信號輸出的壓力測量裝置。許多傳感器配有圓形金屬或塑料外殼，外觀呈筒狀，一端是壓力接口，另一端是電纜或連接器。這類重載壓力傳感器常用于極端溫度及電磁干擾環境。工業及交通運輸領域的客戶在控制系統中使用壓力傳感器，可實現對冷卻液或潤滑油等流體的壓力測量和監控。同時，它還能夠及時檢測壓力尖峰反饋，發現系統阻塞等問題，從而即時找到解決方案。重載壓力傳感器一直在發展，重載壓力傳感器為了能夠用于更加復雜的控制系統，設計工程師必需提高傳感器精度同時需要降低成本便于實際應用等要求。

　　壓力傳感器的原理

　　壓力傳感器的原理是傳感器內部的應變計測量被測物體的應變量，然后通過電纜輸出電信號，將這些電信號傳輸到數據采集系統中進行處理，最終得到被測量物體的壓力值。應變計是一種將應變轉化為電阻變化的傳感器，可以測量被測量物體的形變量，從而計算出壓力。

　　工業控制：壓力傳感器在工業中的應用非常廣泛，主要用于生產和加工過程中的壓力測量。例如，它可以用于測量液體或氣體的壓力，常被用于制藥、化工、食品和飲料等領域。此外，壓力傳感器也可以用于測量機器的重量和壓力，以幫助機器的維護和保養。

　　汽車制造：汽車工業中也廣泛使用了壓力傳感器。例如，它可以用于測量汽車輪胎的壓力，以幫助司機保持輪胎的正確氣壓。此外，它還可以用于測量發動機的壓力和油壓，以幫助司機監控車輛的狀態。

　　醫療應用：壓力傳感器在醫療領域也有廣泛的應用。例如，它可以用于測量血壓，協助醫生診斷和治療高血壓、低血壓等疾病。此外，壓力傳感器還可以用于測量呼吸機的壓力，以幫助醫生和護士監測病人的呼吸狀態。

　　環境應用：壓力傳感器也可以用于環境監測。例如，它可以用于測量大氣壓力、海洋深度和土壤壓力等參數。這些數據可以用于氣象、海洋學和土壤學等領域的研究。

　　壓力傳感器工作原理

　　壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用

　　1 、應變片壓力傳感器原理與應用

　　力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。

　　在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D 轉換和CPU )顯示或執行機構。

　　金屬電阻應變片的內部結構

　　如圖1 所示，是電阻應變片的結構示意圖，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發熱致使本身的溫度過高，不同的環境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

　　電阻應變片的工作原理

　　金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：

　　式中：ρ——金屬導體的電阻率(Ω。cm2/m )

　　S ——導體的截面積(cm2 )

　　L ——導體的長度(m )

　　我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓)，即可獲得應變金屬絲的應變情

　　2 、陶瓷壓力傳感器原理及應用

　　抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，傳感器自帶溫度補償0 ～70℃，并可以和絕大多數介質直接接觸。

　　陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40 ～135 ℃，而且具有測量的高精度、高穩定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強，長期穩定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。

　　3 、擴散硅壓力傳感器原理及應用

　　工作原理被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。

　　原理圖

　　4 、藍寶石壓力傳感器原理與應用

　　利用應變電阻式工作原理，采用硅- 藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發生滯后、疲勞和蠕變現象;藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變;藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性(1000 OC 以內)，因此，利用硅- 藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性;藍寶石的抗輻射特性極強;另外，硅- 藍寶石半導體敏感元件，無p-n 漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。

　　用硅- 藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上(接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起)。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產生形變，該形變被硅- 藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為統一的電信號輸出(0-5 ，4-20mA或0-5V)。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變片形變，從而達到壓力測量的目的。

　　5 、壓電壓力傳感器原理與應用

　　壓力傳感器特點

　　壓力范圍廣泛：壓力傳感器可適用于不同壓力范圍的測量，從微小的壓力到極大的壓力，都可以通過合適的傳感器來實現。不同應用場景和需求都能找到合適的壓力傳感器。

　　高精度和穩定性：壓力傳感器在測量過程中能提供高度準確的結果，并且具有優異的長期穩定性。其精確度和穩定性是許多關鍵應用中不可或缺的特點。

　　快速響應時間：壓力傳感器對壓力變化的響應速度非常快。它們能夠實時捕捉和反饋壓力的變化，從而滿足對實時監測和控制的要求。

　　低功耗和高效能：許多壓力傳感器采用低功耗的設計，以確保其在長時間使用中的能效表現。這是非常重要的特點，尤其對于依賴電池供電的設備和系統而言。

　　耐高溫和耐腐蝕：壓力傳感器通常需要在惡劣的環境條件下使用，如高溫或腐蝕性介質。因此，良好的壓力傳感器必須具備耐高溫和耐腐蝕的性能，以確保其可靠性和長壽命。

　　多種工作原理：壓力傳感器可采用多種工作原理，如電阻應變、壓電效應、共振原理等。這使得它們能夠適應不同的應用需求，并提供多樣化的選擇。

　　可定制性和可靠性：由于不同應用對壓力傳感器的要求差異較大，良好的壓力傳感器應具有一定的可定制性，并能夠在各種環境中保持可靠的性能。

　　易于集成和使用：良好的壓力傳感器應具備易于集成和使用的特點，以確保在各種應用中的方便性和靈活性。